，在利用各向異性刻蝕后，能在N型漂移區(qū)02內(nèi)形成溝槽22，溝槽22的位置與硬掩膜開口的位置相一致，溝槽22從第一主面上垂直向下延伸，溝槽22的延伸深度小于N型漂移區(qū)02的厚度。
[0052]d、對上述溝槽22的側(cè)壁進(jìn)行P型雜質(zhì)離子的注入，以得到P型注入層23 ;
[0053]如圖8所示，為了能在溝槽22的側(cè)壁得到P注入層23，需要對溝槽22的側(cè)壁進(jìn)行兩次P型雜質(zhì)(例如硼)固定角度注入，兩次注入角度延半導(dǎo)體基板厚度方向左右對稱；確保雜質(zhì)僅能注入在溝槽22側(cè)壁，而不能注入到溝槽22底部；由于第一主面上有硬掩膜覆蓋，第一主面上不會有P型雜質(zhì)注入；調(diào)整注入傾角，確保雜質(zhì)進(jìn)能注入到溝槽22側(cè)壁是可以實施的，具體實施過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，具體不再詳述。注入后，在溝槽22側(cè)壁會形成P型注入層23 ;由于兩次注入為傾角注入，P型注入層23的寬度相對于溝槽22的開口寬度W而言非常小。
[0054]e、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上淀積N型材料，所述N型材料填充在上述溝槽22內(nèi)，對第一主面進(jìn)行平坦化，去除上述硬掩膜層21，以得到位于N型漂移區(qū)02內(nèi)由P型注入層23間隔的N型填充體；
[0055]如圖9所示，在第一主面上淀積的N型材料的雜質(zhì)濃度與N型漂移區(qū)02的雜質(zhì)濃度相等。通過平坦化后，能將第一主面上的硬掩膜層21以及位于第一主面上的N型材料全部去除，只保留位于溝槽22內(nèi)的N型填充體。
[0056]f、通過常規(guī)半導(dǎo)體工藝在第一主面上制造所需的器件元胞，所述器件元胞包括P+體區(qū)13，P+體區(qū)13從第一主面延伸進(jìn)入N型漂移區(qū)02內(nèi)，同時，P型注入層23擴散后形成P柱12，N型填充體形成N柱11，N柱11與P12柱交替分布構(gòu)成超結(jié)結(jié)構(gòu)；
[0057]如圖10和圖11所示，具體實施時，器件元胞為平面型MOS元胞結(jié)構(gòu)，制造器件元胞過程中包括常規(guī)的注入、擴散等工藝，以形成P+體區(qū)13，P+體區(qū)13的寬度與相鄰P+體區(qū)13的間距之和為W3。
[0058]在俯視平面上，任意一個長方形的P柱12與至少一個以上長方形P+體區(qū)13存在交匯點；經(jīng)過P+體區(qū)13形成的熱過程，P型注入層23擴展為P柱12。
[0059]器件元胞包括位于P+體區(qū)12內(nèi)的N+源區(qū)14，在半導(dǎo)體基板的第一主面上設(shè)有絕緣介質(zhì)層15以及被所述絕緣介質(zhì)層15包圍的柵電極16，柵電極16與半導(dǎo)體基板的第一主面間有柵氧化層24，在所述絕緣介質(zhì)層15上淀積有源極金屬17，所述源極金屬17通過絕緣介質(zhì)層18與柵電極16絕緣隔離，且源極金屬17與N+型源區(qū)14以及P+體區(qū)13均歐姆接觸；在半導(dǎo)體基板的第二主面上設(shè)有漏極金屬18，所述漏極金屬18與N型襯底01歐姆接觸。
[0060]在具體實施時，所述平面型MOS結(jié)構(gòu)的制造方法可以參考ZL01807673.4中所公開的制造方法；所述溝槽型MOS結(jié)構(gòu)的制造方法可以參考ZL:201010005206.5中所公開的制造方法；通過在器件區(qū)域形成平面MOS結(jié)構(gòu)或溝槽型MOS結(jié)構(gòu)，得到具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。
[0061]上述實施例的超結(jié)半導(dǎo)體器件和制造方法，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢:1)、打破一般半導(dǎo)體器件中超結(jié)結(jié)構(gòu)的單元尺寸受到器件元胞結(jié)構(gòu)限制的問題，可以在不更改器件元胞的前提下大幅度縮小超結(jié)結(jié)構(gòu)的單元尺寸。例如可以取Wl=3 ym,W2=l ym,W3=15 μπι，這樣超結(jié)結(jié)構(gòu)的單元尺寸總寬度為W1+W2=W=4 μπι，遠(yuǎn)小于器件元胞的最小重復(fù)單元寬度W3。這樣為使用更低電阻率材料，降低器件導(dǎo)通電阻提供可能。2)、由于相鄰兩處P柱12與P+體區(qū)13的相鄰交匯點之間的P柱12在長度方向上會存在一定電位差，這樣當(dāng)超結(jié)器件截至耗盡時，整個超結(jié)結(jié)構(gòu)并不同時耗盡，而是逐漸耗盡，可以有效緩解一般超結(jié)器件由于關(guān)斷速度過快造成的dv/dt偏大的問題。3)、由于超結(jié)結(jié)構(gòu)中的P柱12為深溝槽側(cè)壁傾角注入形成，注入深度是可以控制的，因此P柱12的寬度可以遠(yuǎn)小于N柱11，增加了電流流通路徑，有效降低了器件導(dǎo)通電阻。4)、本實用新型所示的制造方法中，使用刻蝕寬度為W的溝槽22，可以完成寬度遠(yuǎn)小于W/2的P柱12的制造，大幅度降低工藝難度和制造成本。例如，使用美國專利US7601597B2中的制造方法，制造I μ m寬度、3 μ m間隔、35 μ m深度的P柱12，需要刻蝕的深溝槽深寬比為35/1 ;而使用本實用新型中的方式，僅需要刻蝕4 μπι寬、35 μπι深度溝槽22即可，需要刻蝕的深溝槽22深寬比為35/4 ;大幅度降低了工藝難度和工藝成本。
[0062]上述實施例只是為說明本實用新型的構(gòu)思及特點，并不以此限定本實用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)理解的是凡是根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所做的等效變化均在本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超結(jié)半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板包括第一導(dǎo)電類型襯底以及與所述第一導(dǎo)電類型襯底鄰接的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的上表面形成半導(dǎo)體基板的第一主面，第一導(dǎo)電類型襯底的下表面形成半導(dǎo)體基板的第二主面；在第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)置若干由第一導(dǎo)電類型柱與第二導(dǎo)電類型柱交替排布構(gòu)成的超結(jié)結(jié)構(gòu)，超結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型柱、第二導(dǎo)電類型柱在第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)從第一主面沿第一主面指向第二主面的方向延伸；在半導(dǎo)體基板的第一主面設(shè)置若干器件元胞，所述器件元胞包括從半導(dǎo)體基板第一主面向下延伸進(jìn)入第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型體區(qū)；其特征是: 超結(jié)結(jié)構(gòu)的單元尺寸為W，其中，超結(jié)結(jié)構(gòu)中第一導(dǎo)電類型柱的寬度為Wl，超結(jié)結(jié)構(gòu)中第二導(dǎo)電類型柱的寬度為W2，ff=ffl+W2 ;器件元胞的單元尺寸為W3 ； 超結(jié)結(jié)構(gòu)中任一第二導(dǎo)電類型柱與至少一個第二導(dǎo)電類型體區(qū)相接觸，超結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的單元尺寸W小于器件元胞的單元尺寸W3，且超結(jié)結(jié)構(gòu)中第一導(dǎo)電類型柱的寬度Wl不小于第二導(dǎo)電類型柱的寬度W2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征是:所述器件元胞為MOS元胞或IGBT元胞。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征是:所述器件元胞包括柵極，所述柵極為溝槽柵或平面柵。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超結(jié)半導(dǎo)體器件，其特征是:所述器件元胞為MOS元胞，且柵電極采用平面柵時，器件元胞包括位于第二導(dǎo)電類型體區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型源區(qū)，在半導(dǎo)體基板的第一主面上設(shè)有絕緣介質(zhì)層以及被所述絕緣介質(zhì)層包圍的柵電極，柵電極與半導(dǎo)體基板的第一主面間有柵氧化層，在所述絕緣介質(zhì)層上淀積有源極金屬，所述源極金屬通過絕緣介質(zhì)層與柵電極絕緣隔離，且源極金屬與第一導(dǎo)電類型源區(qū)以及第二導(dǎo)電類型體區(qū)均歐姆接觸；在半導(dǎo)體基板的第二主面上設(shè)有漏極金屬，所述漏極金屬與第一導(dǎo)電類型襯底歐姆接觸。
【專利摘要】本實用新型涉及一種超結(jié)半導(dǎo)體器件，其超結(jié)結(jié)構(gòu)的單元尺寸為W，其中，超結(jié)結(jié)構(gòu)中第一導(dǎo)電類型柱的寬度為W1，超結(jié)結(jié)構(gòu)中第二導(dǎo)電類型柱的寬度為W2，W=W1+W2；器件元胞的單元尺寸為W3；超結(jié)結(jié)構(gòu)中任一第二導(dǎo)電類型柱與至少一個第二導(dǎo)電類型體區(qū)相接觸，超結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的單元尺寸W小于器件元胞的單元尺寸W3，且超結(jié)結(jié)構(gòu)中第一導(dǎo)電類型柱的寬度W1不小于第二導(dǎo)電類型柱的寬度W2。本實用新型可以有效的解決現(xiàn)有漂移區(qū)中超結(jié)結(jié)構(gòu)單元尺寸縮小與器件元胞間直接的矛盾，可以更進(jìn)一步降低器件導(dǎo)通電阻，具有更好的開關(guān)特性，可以在不增加工藝成本和工藝難度的情況下，顯著縮小超結(jié)結(jié)構(gòu)單元尺寸。
【IPC分類】H01L29/06, H01L29/78, H01L29/739
【公開號】CN204706567
【申請?zhí)枴緾N201520408572
【發(fā)明人】朱袁正, 李宗清
【申請人】無錫新潔能股份有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月12日